Vor einiger Zeit bin ich auf die geodätische Rumpfkonstruktion des britischen Bombers Vickers Wellington (https://en.wikipedia.org/wiki/Vickers_Wellington) gestoßen. Dabei besteht der Rumpf nicht klassisch aus längslaufenden Stringern und formgebenden senkrecht stehenden Spanten, sondern aus spiralförmig um den Rumpf verlaufenden Trägern. Diese geben dem Rumpf seine gesamte Festigkeit und Form.

Ende Juni konnte ich mir im Brooklands Museum selbst ein Bild von dem Rumpfaufbau machen:


Insbesondere wegen der "automatischen" Formgebung und dem Zugang zu einem Lasercutter habe ich mich gefragt, ob man diese Bauweise auch für Raketen nutzen könnte: Übergänge, Spitzen, nicht-zylindrische Rümpfe etc.

Als ersten Versuch habe ich einen einfachen Übergang (von 56 auf 80 mm, 80 mm lang) gewählt:

Hier sieht man nur die begrenzenden Innen- und Außenflächen.

Im Gegensatz zu einer normalen geodätischen Konstruktion sollten ebene Teile (zum Lasercutten), aber in der gleichen Anordnung, zum Einsatz kommen. Ich habe also eine Schar von Flächen genommen und mit den Flächen verschnitten:


Die dabei entstehenden Flächen zwischen der Innen- und Außenfläche des Übergangs sehen also so aus.

Die Schnittlinien der Flächen untereinander sind halbiert (hier ist ein "Außenteil" mit innenliegendem Schnitt gezeigt), so dass die Teile versuchsweise aus Karton gelasert und ineinandergesteckt werden können.

Nach dem Zusammenbau sieht das Ganze dann so aus:

Wie Ihr sehen könnt, sitzen die Teile nicht ganz perfekt ineinander, und auch die Form weicht etwas vom gewünschten ab. Was Ihr nicht sehen könnt ist, dass sich das Teil bei seitlichem Druck ziehharmonikaartig verhält und dabei auch etwas länger wird. Bei Druck auf der Längsachse scheint es relativ stabil zu sein.

Für mich habe ich also erstmal folgende Schlussfolgerungen gezogen:
- Bei Verwendung eines deutlich steiferen Materials (ab Balsaholz aufwärts) lässt sich das Teil nicht mehr zusammenbauen (es sei denn dass alle Einschnitte nicht nur in einer Ebene, sondern auch parallel liegen).
- Möglicherweise habe ich die Bauweise falsch umgesetzt, da Formstabilität und Steifigkeit des Teils nicht wie erhofft sind. Allerdings sieht man auch auf Fotos spantenartige Teile und auch kraftaufnehmende Längsträger (Alurohr auf meinem Foto; die hellgrauen Streifen sind aus Holz und dienen der Befestigung der Bespannung).
- Ebenso ist die Einschränkung auf ebene, flächige Teile möglicherweise nicht korrekt, da es sich ja eigentlich um spiralförmig umlaufende, linienförmige Teile handelt. Evtl. könnte man Punkte definieren, an denen sich Balsastreifen jeweils kreuzen müssen, um die gewünschte Form zu erhalten. Dies würde wiederum eine Fertigung der Einzelteile mittels Lasercutter unmöglich machen (mit Ausnahme der automatisierten Markierung der Kreuzungspunkte).

Oliver

Zumindest schon mal ein cooler Versuch. Und von der Montage her ein "Siemens Lufthaken" mit Anspruch... Haben Kegel nicht eh so ihre Eigenarten was geodätische Linien anbelangt ?

Aber verklebt hast Du das nicht, oder? Schwer vorstellbar, daß es sich dann noch verformen läßt...

Mit biegbaren Balsaleisten die keilförmige Einschnitte haben würde das vielleicht besser klappen. Dafür bräuchte man sicher einen Kern als Lehre zum Verkleben. Ganz schöner Aufriß. Im Flächenmodellbau hat sich die Bauweise nie wirklich durchgesetzt, obwohl es zumindest sehr cool aussieht . Hier gibt es eine aktuelle Umsetzung

Jörg

Moin,
Ästhetisch sehr wertvoll, das Teil. Aber warum gleich ein Übergang. Wäre nicht eine Spitze einfacher?
Grüße!
Hagen

Wie gesagt, ich bin mir nicht 100%ig sicher, ob ich das Prinzip der geodätischen Konstruktion überhaupt richtig umgesetzt habe.

Beim Ziehharmonisieren haben sich bestimmt auch die Teile verschoben, allerdings habe ich die von den Teilen gebildeten Trapeze in Verdacht, auch bei Verklebung noch ihre Form zu ändern, da ja die Verbindungsstellen nicht biegesteif sind.

Vielleicht ist die Montage sogar einfacher, wenn die Teile steif und v. a. weniger zahlreich sind. Aber aufwändig erscheint sie mir schon.

Einen Übergang fand ich am einfachsten, da man bei einer Spitze beim kleiner werdenden Radius sicher noch mehr zu kämpfen hat. Der innere Hohlraum musste auch relativ groß bleiben da sich sonst die inneren und äußeren Teile jeweils schon untereinander überschnitten hätten, das wäre montagetechnisch sicher gar nicht gut gegangen.

Oliver

Link

Scheint das selbe System zu sein.

Gruß Ralf

Zitat:

---

Original geschrieben von Oliver Arend

Wie gesagt, ich bin mir nicht 100%ig sicher, ob ich das Prinzip der geodätischen Konstruktion überhaupt richtig umgesetzt habe.

Beim Ziehharmonisieren haben sich bestimmt auch die Teile verschoben, allerdings habe ich die von den Teilen gebildeten Trapeze in Verdacht, auch bei Verklebung noch ihre Form zu ändern, da ja die Verbindungsstellen nicht biegesteif sind.

---

Ich denke das Problem liegt an den viereckigen Zellen, die kann meist immer mehr oder weniger leicht parallelogramförmig verformen. Wenn du eine dritte Ebene einführst und die Zellen dreieckig werden, sollte das besser gehen - aber dann tauchen vermutlich Fertigungsprobleme auf.

Zitat:

---

Original geschrieben von Ralf

Link

Scheint das selbe System zu sein.

---

Das ist ein Isogrid. Damit erreicht man einen ähnlichen Effekt wie bei Sandwichwerkstoffen.

Gruß
Reinhard

Beim Isogrid hast Du einerseits noch die tragende Haut und andererseits durch die dreieckige Struktur isotropes Verhalten (bzw. im Gegensatz zu meinem Ansatz auch Längselemente). Reinhard, Dein Einwand stimmt schon -- gilt auch für eine normale Stringer-Spanten-Konstruktion ohne Haut, die ist dann torsionsanfällig statt längs-/querkraftanfällig. Wenn man das Ganze noch etwas verkompliziert, z. B. mit Längsträgern, wird es sicher besser. Aber dann stellt sich erst recht die Frage nach der Fertig-/Montierbarkeit.

Oliver

Ich habe nochmal Teile aus 1 mm Balsa gelasert und die Nuten montagegerecht gestaltet.



Mit einer dünnen Außenhaut müsste es sich so für kleinere Modelle verwenden lassen.

Oliver